[pt] O modelamento de superfícies refletoras embarcadas em satélites tem se apresentado como uma alternativa eficiente à síntese de conjuntos de alimentadores. Existem várias técnicas disponíveis para a determinação do formato adequado para esta superfície, baseados em aproximações da ótica geométrica ou da ótica física. Neste trabalho, estudamos a aplicação da técnica das Projeções Sucessivas, um método interativo genérico, à síntese de superfície refletora e à síntese da distribuição de fase sobre a abertura. Este método é baseado nas aproximações da Ótica Física, o que garante uma boa precisão. Entre suas principais vantagens, estão a sua simplicidade e a sua eficiência computacional. / [en] The shaping of reflector surfaces for satellites hás been considered na efficient alternative to the available for the determination of the optimum shape for this surface, base don Geometrical Optics or Physical Optics approximations. This work investigates the application of the Technique of Sucessive Projections, a generic interative method, to the synthesis of a single reflector antenna and to the phase distribution on the aperture. This method is based on Physical Optics Techniques, which guarantees a good precision. Among its main advantages are its simplicity and its computational.

[pt] Antenas refletoras para cobertura omnidirecional vêm sendo utilizadas em diversos estudos de micro-ondas e ondas milimétricas. A principal motivação para trabalhar nestas bandas, entre outras aplicações, é o desenvolvimento de sistemas de comunicação sem fio de banda larga. O presente trabalho utiliza uma lente dielétrica na abertura do alimentador da antena refletora para reduzir a largura do feixe e, simultaneamente, evitar a presença de lóbulos laterais na região de cobertura. Uma apropriada modelagem da lente reduz o tamanho da antena sem degradar as características de radiação. O trabalho é dividido em duas partes: a modelagem de lentes dielétricas; e a modelagem de reflertores. A modelagem de lentes dielétricas circularmente simétricas utilizando os princípios da Óptica Geométrica para controlar a largura de feixe do diagrama de radiação transmitido pela lente. O modelo é feito a partir do deslocamento do foco da geratriz da lente, o novo foco virtual é o ponto geométrico onde convergem os raios emergentes da lente. A rotação da geratriz da superfície refletora faz que este ponto se torne um anel cáustico virtual. As lentes modeladas têm como alimentador uma corneta coaxial que fornece um diagrama de radiação circularmente simétrico. O diagrama de radiação transmitido pela lente é calculado usando as aproximações da ótica geométrica e ótica física em campo distante e próximo. Os resultados são comparados com os resultados simulados em um software especializado de simulação eletromagnética. A modelagem de refletores baseada nas propriedades da Ótica Geométrica. O refletor é uma superfície de revolução obtida através da rotação de uma geratriz em torno ao eixo de simetria. Neste trabalho, a geratriz é descrita por uma sucessão de seções de cônicas concatenadas, esta metodologia utiliza o diagrama de radiação transmitido da lente para obter uma distribuição de campo no plano vertical previamente especificada, que nosso caso é uma distribuição constante. O diagrama de radiação em campo distante radiado pelo refletor é calculado usando as aproximações da física ótica, estes resultados são 6 comparados com os resultados simulados em um software especializado em simulação eletromagnética. / [en] Reflector antennas for omnidirectional coverage have been considered in several studies of microwave and millimeter wave. The main motivation to work in these bands, among other applications, is the development of wireless broadband communication systems. This work uses a dielectric lens in the aperture of the reflector antenna feeder to reduce the beamwidth and simultaneously avoid the presence of side lobes in the coverage area. An appropriate lens modeling reduces the antenna size without degrading the radiation characteristics. The work is divided into two parts: the modeling of lens and modeling of reflector.The modeling of lens using the principles of the Geometrical Optics to control the radiation pattern transmitted by the lens. The modeling depends on the lens focus displacement, which is the geometric point of convergence of the rays emerging from the lens. The rotation of the lens generatrix causes this point to become a virtual caustic ring. The lens has a coaxial feed horn that provides a circularly symmetrical radiation pattern. The radiation pattern transmitted by the lens is calculated using the approximation of Geometric Optics and Physical Optics in the near and far field; these results are compared with the simulated results in a specialized electromagnetic simulation software. The reflector modeling is based on the properties of Geometric Optics. The reflector is a revolution surface obtained by rotating a generatrix around the symmetry axis. In this work, the generatrix is described by a sequence of concatenated conical sections. This method uses the transmitted radiation pattern of the lens to obtain a previously specified field distribution in the vertical plane, which is a constant distribution in the present case. The far field radiation pattern of the reflector is calculated using the Physical Optics approximation. These results are compared with the simulated results in a specialized electromagnetic simulation software.

[pt] O objetivo deste trabalho é o estudo e desenvolvimento de técnicas assintóticas que permitiam a análise do espalhamento de ondas eletromagnéticas por superfícies condutoras, diretamente do domínio do tempo. São introduzidas versões temporais de métodos de rastreamento de raios e de técnicas de correntes induzidas e equivalentes, as quais são deduzidas a partir de seus correspondentes do domínio da frequência mediante o uso da transformada inversa de Fourier e de uma representação analítica de sinais. As formulações obtidas aplicam-se à análise da resposta transiente do espalhamento eletromagnético por objetos condutores que tem grandes dimensões físicas em termos de largura do pulso incidente, e têm a forma de expressões analíticas relativamente simples, válidas para instantes de tempo próximos à chegada das pimeiras frentes de onda aos pontos de observação. As técnicas obtidas são estendidas à aplicação na determinação a resposta de antenas refletoras convencionais iluminadas por exitações pulsadas e têm sua validade verificada comparando-se com as soluções obtidas por uma solução numérica de referência baseada no Método dos Momentos para o domínio da frequência (MoM) e correspondente inversão para o domínio do tempo através de um algoritmo de transformada rápida de Fourier (IFFT). / [en] This work is concerned the study and development of asymptotic methods for the time-domain analysis of eletromagnetic scattering by perfectly conducting surfaces. Time-domain versions of the well known ray tracing methods and surface-induced and equivalent edge currents are derived by means of a Fourier inversion and the use of an analytical signal representation. The resulting formulations can be applied to the transient analysis of EM scattering by perfectly conducting objects that are large in terms of the incident pulse width, and are presented in the form of relatively simple analytical expressions that are valid in the neighborhood of the instant of arrival of the first wavefronts to the obseration points. These so derived time-domain asymptotic techniques are extended to accomodate the determination of the response to pulse- excited conventional reflector antenas and their validity is ascertained by means of a comparison with a referece solution based on the frequency-domain Method of Moments (MoM) and its inversion into the time domain via a fast Fourier transform algorithm (IFFT). / [es] EL objetivo de este trabajo es el estudio y desarrollo de técnicas asintóticas que permitan el análisis del esparcimiento de ondas eletromagnéticas por superficies conductoras, directamente del dominio del tiempo. Se introducen versiones temporales de métodos de rastreamiento de rayos y de técnicas de corrientes inducidas y equivalentes, las cuales son deducidas a partir de sus correspondientes del dominio de la frecuencia mediante el uso de la transformada inversa de Fourier y de una representación analítica de señales. Las formulaciones obtenidas se aplican al análisis de la respuesta transiente del esparcimiento eletromagnético por objetos conductores que tienen grandes dimensiones físicas en término de ancho del pulso incidente, y tiene la forma de expresiones analíticas relativamente simples, válidas para instantes de tiempo próximos a la llegada de las primeras frentes de onda a los puntos de observación. Las técnicas obtenidas se aplican en la determinación la respuesta de antenas reflectoras convencionales iluminadas por exitaciones pulsadas y se verifica su validad comparando con las soluciones obtenidas por una solución numérica de referencia basada en el Método de los Momentos para el dominio de la frecuencia (MoM) y la correspondente inversión para el dominio del tiempo a través de un algoritmo de transformada rápida de Fourier (IFFT).

[pt] Este trabalho tem como objetivo aplicar uma técnica de síntese ótica de lentes dielétricas circularmente simétricas, que são iluminadas por uma fonte pontual com diagrama circularmente simétrico. A interface da lente (interface do dielétrico-ar) será modelada utilizando as aproximações da Ótica Geométrica e da Física Ótica. Da Ótica Geométrica, o controle da densidade de potência em campo distante é obtido pela aplicação de conservação de energia no interior dos tubos de raios que emergem do centro de fase da fonte e a determinação da direção dos raios que emergem da superfície do dielétrico é obtida através da aplicação da Lei de Snell para os raios incidentes na interface. Da Física Ótica, é possível obter as correntes elétrica e magnética na superfície externa da lente para determinar o campo radiado na integração dessas correntes pela superfície a partir da suposição de que as dimensões da lente e da curvatura da interface sejam muito maiores que um comprimento de onda no espaço livre. Devido a simetria circular, simplificações na formulação e nos esquemas numéricos para a solução serão apresentadas, resultando em técnica de projeto mais eficientes. A descrição da superfície da interface da lente é obtida através de técnica numérica. / [en] This work aims to apply a technique of optical synthesis of symmetrically circular dielectric lenses, which are illuminated by a point source with a symmetrically circular diagram. The lens interface (dielectric-air interface) will be modeled using the approximations of Geometric Optics and Physical Optics. From Geometric Optics, control of the power density in the far field is obtained by applying energy conservation inside the ray tubes that emerge from the phase center of the source and the determination of the direction of the rays emerging from the dielectric surface is obtained through the application of Snell’s law for the incident rays at the interface. From Physical Optics, it is possible to obtain the electric and magnetic currents on the external surface of the lens to determine the radiated field in the integration of these currents along the surface assuming that the lens dimensions and interface curvature are much larger than a wavelength in free space. Due to circular symmetry, simplifications in formulation and numerical schemes for the solution will be presented, resulting in a more efficient design technique. The description of the lens interface surface is obtained through numerical technique.